Разработка и исследование исполнительного механизма с электрогидравлическими приводами для системы управления движением двуногого шагающего робота

• Автор: Кулаков, Дмитрий Борисович
• Шифр специальности: 05.13.05, 05.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 173 с. : ил.

1.1. Разработка математической модели исполнительного механизма робота с древовидной кинематической структурой.

1.1.1. Описание кинематической структуры исполнительного механизма робота.

1.1.2. Кинематические соотношения для исполнительного

механизма робота

1.1.3. Динамические соотношения для исполнительного

механизма робота

1.1.4. Дифференциальное уравнение движения исполнительного механизма робота относительно обобщнных координат
1.2. Моделирование движения исполнительного механизма двуногого шагающего робота, оснащнного электрогидравлическими следящими приводами, с учтом его взаимодействия с опорной поверхностью
1.2.1. Определение матричных коэффициентов в уравнении движения исполнительного механизма

1.2.2. Моделирование работы электрогидравлических следящих приводов

1.2.3. Моделирование работы насосной станции.

1.2.4. Моделирование взаимодействия исполнительного механизма двуногого шагающего робота с опорной поверхностью
во время его движения.
Выводы по главе 1.
Глава 2. Разработка программного обеспечения системы управления движением исполнительного механизма двуногого шагающего робота.
2.1. Структура программного обеспечения системы управления
2.1.1. Принципы построения программного обеспечения системы управления.
2.1.2. Синхронизация выполнения процессовзадач
2.1.3. Обмен данными между процессамизадачами.
2.1.4. Организация сетевого взаимодействия между процессамитранспортами программного обеспечения системы управления
2.2. Программный экспериментально моделирующий комплекс исполнительного механизма двуногого шагающего робота
2.2.1. Задачи решаемые с помощью программного комплекса
2.2.2. Состав программного комплекса.
Выводы по главе
Глава 3. Система стабилизации движения исполнительного механизма с
электрогидравлическими приводами, при управлении моментами на стопах двуногого шагающего робота
3.1. Структура системы стабилизации движения исполнительного механизма двуногого шагающего робота.
3.1.1. Определение структуры главного контура системы стабилизации
3.1.2. Определение структуры контура моментного регулятора.
3.2. Экспериментальные исследования системы стабилизации
исполнительного механизма двуногого шагающего робота.
3.2.1. Экспериментальное исследование работы системы стабилизации
при ступенчатом изменении внешнего момента, действующего на исполнительный механизм.
3.2.2. Экспериментальное исследование работы системы стабилизации при ступенчатом изменении углового положения опорной
поверхности.
Выводы по главе 3.
Глава 4. Управление движением исполнительного механизма двуногого шагающего робота, оснащнного электрогидравлическими следящими приводами, по горизонтальной плоскости
4.1. Синтез реализуемой траектории движения исполнительного механизма двуногого шагающего робота по горизонтальной плоскости.
4.1.1. Формирование траектории движения исполнительного механизма
в декартовом пространстве.
4.1.2. Структура управления движением исполнительного механизма
по программной траектории в декартовом пространстве.
4.1.3. Формирование траектории движения исполнительного механизма
в пространстве обобщнных координат.
4.2. Исследование движения исполнительного механизма двуногого шагающего робота по горизонтальной плоскости
4.2.1. Экспериментальное исследование движения исполнительного механизма.
4.2.2. Исследование энергетических характеристик исполнительного механизма двуногого шагающего робота, оснащнного электрогидравлическими следящими приводами
Выводы по главе 4.
Выводы.
Заключение
Список литературы


Если же для защиты приводов используются различные механические приспособления, то это дополнительно увеличивает вес привода. Гидроприводы позволяют развивать необходимые усилия без применения редукторов. ЭГСП, как наиболее перспективного антропоморфного робота с точки зрения удельной энергомкости. Разработка и исследование исполнительного механизма с электрогидравлическими следящими приводами для системы управления движением двуногого шагающего робота актуальна и является важной научнотехнической задачей. Целью работы является создание исполнительного механизма двуногого шагающего робота, оснащнного электрогидравлическими следящими приводами. Формирование математической модели исполнительного механизма ДШР. Определение структуры и параметров ЭГСП исполнительного механизма ДШР. Определение законов управления исполнительным механизмом ДШР с ЭГСП, обеспечивающего реализуемую траекторию с минимальными моментами на стопах. Разработка структуры и алгоритмов системы стабилизации движения ДШР с ЭГСП, обеспечивающей его движение по горизонтальной плоскости. Разработка программного комплекса и исследование движения ДШР, оснащнного ЭГСП. При решении вышеуказанных задач в работе используются методы теоретической механики, теории 1рафов, теории матриц, математического моделирования электрогидравлических приводов, теории автоматического управления, экспериментального исследования объектов управления , оснащнных ЭГСП. Для проведения научноисследовательских работ, направленных на изучение динамики ДШР, в Московском государственном техническом университете им. Н.Э. ДШР 5,6. В качестве исполнительных приводов, на лабораторном стенде ДШР применили ЭГСП. Это было обусловлено их преимуществами по сравнению с другими типами приводов по удельной мощности и динамическим характеристикам, что является особенно важным при создании ДШР больших размеров и масс. Внешний вид робота показан на рис. В.1. Рис. В.1. ДШР состоит из корпуса и двух ног. В корпусе ДШР рис. В.2 размещены насосная станция, аппаратура системы управления, аппаратура системы ориентации. В стопы ног встроены силомоментные датчики. Снизу на стопах, для увеличения податливости, закреплены резиновые накладки. Исполнительный механизм имеет степеней подвижности, оснащнных ЭГСП. Высота исполнительного механизма ДШР составляет 2. Энергопитание осуществляется по кабелю от внешнего источника трхфазного напряжения 0 В. Рис. В.2. В качестве исполнительных гидродвигателей используются гидроцилиндры с непроходными штоками рис. В.З. Потоками жидкости в полости гидроцилиндров 2 управляют электрогидравлические усилители типа соплозаслон казолотн и к 1. В качестве датчиков угла поворота во все шарниры исполнительного механизма установлены синуснокосинусные вращающиеся трансформаторы 3, работающие в режиме фазовращателей. Гидравлическая схема ДШР показана на рис. В.4. Рис. В.З. Датчики системы ориентации три маятниковых акселерометра и три гироскопических датчика угловой скорости выполнены в виде отдельного съемного блока рис. В.5 и установлены на корпусе робота на виброизолированной платформе. Рис. В.5. Сверху на корпусе, на виброизоляторах, установлена аппаратура системы управления роботом рис В. Она собрана в единый блок, в котором находятся бортовой компьютер РеШшт III, аппаратура сопряжения и вторичные источники питания. Аппаратура сопряжения состоит из плат цифроаналоговых преобразователей каналов, аналогоцифровых преобразователей канала, параллельных портов и платы ввода информации с синуснокосинусных вращающихся трансформаторов. В состав дополнительной аппаратуры сопряжения входят усилитель питания синуснокосинусных вращающихся трансформаторов, блок фильтров аналогоцифровых преобразователей, блок обслуживания датчиков системы ориентации, блок усилителей тока, сопрягающих цифроаналоговые преобразователи с электрогидравлическими усилителями, блок питания. В результате был создан лабораторный экспериментальный стенд позволяющий проводить экспериментальные исследования ходьбы ДШР. Параметры исполнительного механизма ДШР с ЭГСП приведены в табл.